Inteligentní rukavice s defibrilátorem

Patent byl publikován pod oficiálním názvem: Intelligent gloves with defibrilator Tento patent popisuje inteligentní rukavice s defibrilátorem. Rukavice byla koncipována především pro čínský trh tak, aby sloužila uživatelům, při různých sportech a cvičeních, u kterých se zvyšuje tepová frekvence a v některých případech může dojít až k zástavě srdce. Jedním z hlavních typů inteligentní rukavice je běžecká rukavice, jelikož právě v čínských velkoměstech je veliké množství běžců. Dalším hlavním důvodem bylo také zvýšení bezpečnosti, díky reflexním prvkům, které inteligentní rukavice obsahuje.

Každá rukavice je tvořena nadstavbou na rukavicích, kterou tvoří hřbetní část, dlaňová část, kryty prstů a část na zápěstí. Hřbetní část je vyrobena ze sendvičové struktury s PVA (polyvinylalkohol) povlakem, která se vyrábí lisováním za tepla a následně je připevněna k tenkému materiálu rukavic. Dlaňová část je vyrobena ze semišové textilie.

Na dvou prstech jsou umístěny elektrody, pod kterými je šedá sendvičová podšívka.

Nad zápěstím je pevně přišit a upevněn pomocí spojů vedoucích k hřbetní části ruky generátor elektrických šoků, který je elektricky vodivě spojen s elektrodami.

Chytré rukavice s defibrilátorem byly vyrobeny tak, aby byly pohodlné na nošení, měly dobrou prodyšnost a jejich generátor elektrických šoků byl schopen produkovat silné napětí. Když jsou rukavice používány v noci nebo za snížené viditelnosti, tak inteligentní rukavice s defibrilátorem mohou mít zabudované upozorňující zařízení pro projíždějící vozidla. Tím je chráněna osobní bezpečnost uživatele, i bezpečnost ostatních osob.

Generátor elektrických šoků obsahuje napájecí jednotku, zesilovací transformátor, usměrňovač a výkonový zesilovač. Napájecí zdroj je elektricky připojený k usměrňovači, výkonovému zesilovači a transformátoru napětí. Usměrňovač je ještě elektricky připojen k výkonovému zesilovači. Napájecí jednotku tvoří lithiová baterie.

Chytré rukavice Ondřej Urban 2019 Rukavice je pokryta 3M reflexní páskou. Paže je zafixována k rukavici pomocí speciálního knoflíku Magic button. [6]

Obr. 19 Strukturální schéma inteligentní rukavice s defibrilátorem (převzato a upraveno z [16]).

2 Současný technický stav

V současné době se chytré rukavice uplatňují v mnoha odvětvích. Do rukavic můžeme zakomponovat senzory tlaku, teploty, ohybu, chemických látek, vzdálenosti, polohy a mnohé další.

Použité senzory jsou ve většině případů flexibilní, s maximálním důrazem na minimalizaci a s minimálním negativním dopadem na vykonávanou činnost uživatele.

Senzory jsou do rukavic zakomponovány s maximálním komfortem pro uživatele, tak aby si připadal, že používá standartní rukavice, či dokonce vůbec žádné. Pro tuto komfortnost se do rukavic mohou zakomponovat vodivá vlákna, které se mohou využívat pro měření odporu vlivem deformace tkaniny při ohybu prstů [17].

Dle zvoleného využití můžeme senzory různě kombinovat a získávat tak komplexní přehled o uživateli či prostředí, ve kterém se pohybuje nebo využít pouze jeden specifický senzor pro konkrétní účel.

Získané informace můžeme nahrávat do paměti zařízení nebo je přímo bezdrátově přenášet do externích zařízení k analýze. Existují i rukavice, jež informace vyhodnocují

sami a naměřená data předávají uživateli ihned přes zabudovaný displej či soustavu diod.

Některé rukavice mají zabudované systémy, jež vyhodnocují bezpečnost uživatele a v případě ohrožení ho mohou zvukovými či světelnými signály upozornit.

Největší boom vývoje chytrých rukavic a hledání jejich nových oblastí využití se odehrává v asijských zemích, zejména v Číně, Jižní Koreji a Japonsku.

Na jejich implementaci se ale pracuje po celém světě.

Mezi chytré rukavice, které jsou dostupné na trhu, se dá zařadit například i obyčejná pletená rukavice do chladného podnebí, která má konečky prstů potažené elektricky vodivým materiálem. Tento elektricky vodivý materiál zajišťuje možnost ovládání dotykových displejů. Díky tomu každý uživatel této chytré rukavice, může v zimě používat svůj chytrý telefon, tablet, či jakýkoliv dotykový displej, aniž by si musel rukavice sundat.

V dnešní době lze takovouto chytrou rukavici pořídit zcela bez potíží skoro v každém obchodě s oblečením, či na internetu. Dalo by se i říci, že rukavice s tímto vylepšením se dostaly pro veřejnost do takové obliby, že už je spíše těžké sehnat obyčejné pletené rukavice, bez tohoto vylepšení.

Mezi výrobce těchto rukavic patří například firma Xiaomi, která nabízí elegantní zimní rukavice Xiaomi Touch Winter Gloves [18], které se dají pořídit na stránkách Xiaomit Market, kde se prodávají za 479 Kč. Tyto rukavice jsou zobrazeny na obrázku číslo 20. Ovšem obyčejné tenčí rukavice se dají pořídit mnohem levněji, a to například už od 50 Kč.

Obr. 20 Zimní rukavice Xiaomi Touch (převzato z [18]).

Chytré rukavice Ondřej Urban 2019 K dalším dostupným chytrým rukavicím na trhu patří rukavice typu Hello Gloves, které navazují na předchozí chytré rukavice a jejich funkci rozšiřují o funkci handsfree.

Tyto rukavice mají stejně, jako předchozí, prsty potažené elektricky vodivým materiálem.

Dále mají zabudovaný integrovaný reproduktor, který se nachází v palci rukavice a integrovaný mikrofon, který je v malíčku. Rukavice slouží k přijímání telefonních hovorů, aniž by si uživatel musel zimní rukavice sundat, či vyndávat chytrý telefon například z kapsy. Rukavice Hello Gloves je propojena s chytrým telefonem přes Bluetooth a na hřbetní straně rukavice se nacházejí tlačítka na přijetí hovoru a tlačítko ON/OFF na vypnutí, či zapnutí rukavice. Celou rukavici lze vidět na obrázku číslo 21.

Rukavice se dají pořídit za cenu okolo 900 Kč. [19]

Obr. 21 Zimní rukavice Hello Gloves (převzato z [20]).

K dalším dostupným chytrým rukavicím na trhu patří i Zásahová rukavice pro hasiče, která je popsána v části 1.1.6. Například typ rukavice 8101 se prodává v internetovém obchodě EuroFire [21] za cenu 16 768 Kč s DPH.

Chytré rukavice mají velké využití v zimně a v zimních sportech, kde poskytují uživatelům ochranu před chladným počasím, ochranu rukou a díky implementovaným prvkům mají i další využití. Toto využití může sloužit, pro snadnější ovládání displejů a přijímání hovorů, také se ve velkém množství využívá i elektrického vyhřívání rukavic, pro komfortnější pocit uživatele. Tyto chytré rukavice mají v sobě zabudovaná topná

tělesa, ovládací systém a zdroj energie. Takováto chytrá rukavice je například i Vyhřívaná lyžařská rukavice 30 SEVEN [22]. Ta obsahuje vyměnitelnou dobíjecí lithium-iontovou baterii, topná tělesa a na přední straně rukavice je tlačítko pro nastavení jednoho ze tří stupňů teploty. Zvolený stupeň vyhřívání se zobrazuje pomocí vestavěných LED. Topná tělesa ohřívají jak hřbetní část ruky, tak i prsty, až k jejich konečkům.

Životnost baterie je závislá na typu stupně ohřívání, kdy na nízký výkon vydrží baterie rukavici vyhřívat až 6 hodin a při vysokém výkonu jsou to už jen 2 až 3 hodiny.

Tato vyhřívaná rukavice se dá pořídit za cenu okolo 4 200 Kč a je zobrazena na obrázku číslo 22.

Obr. 22 Vyhřívaná lyžařská rukavice 30 SEVEN a zobrazení jejího ovládání (převzato a upraveno z [22]).

Přejdeme-li od chytrých rukavic, které mají běžné využití především v zimě, k dalšímu odvětví, ve kterém mají chytré rukavice obrovské využití a potenciál, jsou rehabilitační procesy.

Jedny z velice zajímavých rehabilitačních chytrých rukavic si lze pořídit u společnosti BTL zdravotnická technika, a.s., která nabízí senzomotorickou robotickou rukavici s názvem Gloreha Sinfonia [23]. Tato rukavice je určená pro široké spektrum pacientů, kteří trpí částečnou nebo úplnou ztrátou hybnosti horní končetiny v důsledku postižení nervového systému nebo míchy. Jednou z klíčových vlastností senzomotorické rehabilitační rukavice je podpora kloubní hybnosti ruky se schopností současné detekce aktivních pohybů.

Chytré rukavice Ondřej Urban 2019 Gloreha Sinfonia nabízí pacientům čtyři druhy rehabilitační terapie:

• Pasivní rehabilitace, kde terapie je řízena čistě jen přístrojem

• Bilaterální rehabilitace, kde je terapie řízena přímo pacientem, za pomocí zdravé končetiny, jenž vykonává pohyby, které jsou simultánně provedeny na postižené končetině

• Aktivně asistovaná rehabilitace, kde terapie probíhá tak, že rukavice sama snímá aktivní pohyby postižené končetiny a v případě nutnosti pacientovi pomáhá, či po celou dobu rehabilitace mírně dopomáhá v pohybech

• Aktivní, při které je terapie volně řízená pacientem a rukavice jen snímá pacientovy aktivní pohyby ruky

Mezi další hlavní výhody senzomotorické robotické rukavice patří funkční cvičení, při kterém rukavice podporuje nácvik běžných denních činností, jako je manipulace, uchopení a uvolnění předmětů. Jednoduché uchopení předmětu, například v podobě kostky, lze vidět na obrázku číslo 23.

Obr. 23 Zobrazení uchopení předmětu pomocí senzomotorické robotické rukavice Gloreha Sinfonia (převzato z [24]).

Software chytré rukavice Gloreha pomocí senzorů zpracovává veškeré pohyby, které pacient během terapií provedl, a dále uživatelům nabízí vizualizaci provedených terapií přes video náhled. Vizualizace může být také zobrazena pomocí virtuální reality, která zahrnuje 3D animaci pacientovy ruky. Tuto vizualizaci lze vidět na obrázku číslo 24.

Díky tomuto softwaru mohou být pacientovi zobrazeny výsledky každého cvičení a sestavena celková analýza výkonosti. Software rukavice Gloreha také pacientům nabízí k rehabilitaci a cvičení různé interaktivní hry, které pacienta motivují k vyšší aktivitě a dopomáhají mu ke zdokonalení hybnosti.

Obr. 24 Vizualizace ruky pomocí softwaru senzomotorické robotické rukavice Gloreha Sinfonia (převzato z [23]).

Ke klinickým výhodám použití senzomotorické robotické rukavice Gloreha Sinfonia patří:

• Zlepšení pohyblivosti ruky

• Redukce bolesti kloubů

• Snížení otoků

• Zlepšení prokrvení

• Nácvik uchopení

• Zlepšení koordinace

• Funkční nezávislost

Chytré rukavice Ondřej Urban 2019 Senzomotorické robotické rukavice Gloreha Sinfonia bohužel není pro běžné pacienty, pro pořízení do domácnosti, volně dostupná, jelikož se celý produkt cenově pohybuje okolo 2 250 000 Kč [25]. Běžní pacienti se tedy k této rukavici mohou dostat spíše prostřednictvím rehabilitačních ústavů, kam docházejí na cvičení.

Dalším produktem od společnosti BTL zdravotnická technika, a.s., je ergonomický robotický systém pro rehabilitaci horní končetiny s názvem Gloreha Workstation [26].

Gloreha Workstation slouží jako výcviková oblast pro terapie, která oproti Gloreha Sinfonia, umožňuje procvičovat celou horní končetinu. Tento systém zahrnuje ergonomické pracovní prostředí v podobě pracovního stolu, který má tvar písmene „C“, jenž pomocí dynamických podpěr paže a senzomotorické robotické rukavice slouží pacientovi pro obnovení funkční hybnosti horní končetiny. Na obrázku číslo 25 je zobrazeno celé ergonomické pracovní prostředí.

Obr. 25 Zobrazení systému Gloreha Workstation (převzato z [26]).

Mezi další odvětví, kde mají chytré rukavice velké uplatnění je sport. Zde chytré rukavice většinou zastávají funkci ochrannou, tak aby zabránily možnému poranění rukou uživatele.

Jednou z takovýchto chytrých rukavic jsou i rukavice pro závodní motocykly, mezi které patří například motocyklové rukavice Knox Handroid [27]. Nejhlavnější funkcí těchto motocyklových rukavic, jak firma Knox uvádí, je maximální ochrana rukou

při pádu, kterou dnešní technologie nabízí. Mezi komponenty, které rukavicím zajišťují schopnost maximální ochrany, patří vnější exoskeletonové výztuhy na prstech.

Tyto výztuhy zajišťují ochranu pro klouby prstů a účinně pomáhají zabránit přeražení prstních kostí. I přes veškerou ochranu, kterou exoskeletonové výztuhy zajišťují, tak jsou konstruovány tak, aby poskytovaly neomezenou pohyblivost prstů. Další speciální ochranu rukavicím přináší hřbetní chránič Metapod, který je vyplněný speciálním gelem a zajišťuje ochranu pro záprstní kůstky. Hřbetní chránič je také vybaven křidélkem, které slouží jako prvotní ochrana ruky při pádu a mělo by pohltit většinu energie pádu. V případě, že by se při pádu křidélko o něco zachytilo a tím způsobilo poranění končetiny, tak je konstruováno tak, aby se křidélko při zachycení odlomilo. Na dlaních rukavic je chránič, který zajišťuje ochranu člunkové kosti a je doplnění přídavnou skluznou plochou. Rukavice je také, pro snadnější nasazování, vybavena systémem zapínání BOA, které umožňuje precizní přizpůsobení rukavice kolem celého zápěstí. Celé zapínání se ovládá pomocí kolečka, kterým se rukavice utahuje. Celá rukavice je znázorněna na obrázku číslo 26.

Motocyklová rukavice Knox Handroid je dostupná na internetovém obchodě Motostar a dá se pořídit za cenu 5 590 Kč. Rukavice je dostupná v několika barevných variací a na obrázku číslo 25 je rukavice v červené variantě.

Obr. 26 Znázornění horní strany motocyklové rukavice Knox Handroid (převzato a upraveno z [27]).

Chytré rukavice Ondřej Urban 2019

3 Vlastní návrh

Tato kapitola se zabývá vylepšením stávajících návrhů chytrých rukavic. První návrh se týká chytré rukavice, která je popsána v části 1.2.2 patentové rešerše. Jedná se o chytré rukavice pro cyklisty [13]. Druhý návrh se skládá ze dvou chytrých rukavic, které jsou popsány v části 2 Současný technický stav a obě rukavice do sebe zakomponuje. U první rukavice se jedná o chytrou rukavici Hello Gloves [19], druhá rukavice je vyhřívaná lyžařská rukavice 30 SEVEN [22].